Herkömmliche chirurgische Verfahren bei der Kniegelenkrekonstruktion erfordern große Zugänge und umfangreiche Weichteilpräparationen. Die minimal-invasive Chirurgie (MIC) ist bei der Gelenkrekonstruktion eine wichtige Entwicklung, die bedeutende Änderungen im unikompartimentellen Gelenkersatz verspricht. Die in der jüngsten Zeit voranschreitende Einführung von minimal-invasiven Verfahren hat das Interesse am medialen unikompartimentellen Kniegelenkersatz (Schlitten) wieder verstärkt, und die Implantationszahlen steigen [11, 9].

Kleinerer Zugang

Der Schlitten bietet im Vergleich zur hohen tibialen Osteotomie (HTO) einige Vorteile: Die Prognose bezüglich der Schmerzreduktion ist besser, die Rehabilitation schneller [16], die Langzeitergebnisse sind besser und die Konversion zum totalen Oberflächenersatz ist meist nicht schwieriger als nach HTO [17, 1]. Im Vergleich zum totalen Kniegelenkersatz ist beim Schlitten durch den Kreuzbanderhalt die physiologische Funktion des Kniegelenks besser [8, 23, 15], das Bewegungsausmaß ist größer, und in den meisten Fällen bieten sich bessere Möglichkeiten bei einer Revision. Und durch den minimal-invasiven Zugang wird eine schnellere Rehabilitation ermöglicht [5, 17].

Diese Faktoren könnten bei korrekter Indikationsstellung die Operationsergebnisse verbessern und in Zeiten mit eingeschränkten finanziellen Möglichkeiten die Nachbehandlungskosten verringern.

Jedoch bringt der verkleinerte Überblick über das Operationsgebiet bei den minimal-invasiven Operationstechniken auch eine verlängerte Lernkurve mit sich. Aus diesem Grund besteht ein besonderes Interesse an der Genauigkeit der Implantatposition und möglicher zusätzlicher Komplikationen, die durch den minimal-invasiven Zugang entstehen [6]. Die Operation durch einen 7–9 cm langen Schnitt ist grundsätzlich schwieriger als durch einen Standardzugang mit Eversion der Patella.

Die Operateure müssen durch diesen kleinen Zugang exakte Knochenschnitte setzen und die femoralen und tibialen Bestandteile — in einem kleineren Arbeitsbereich und ohne die üblichen Anhaltspunkte — richtig ausrichten. Dazu mangelt es den Operateuren an genauen Messwerkzeugen zur intra- und postoperativen Lagebestimmung der Implantate [2].

Eine ungenaue Position oder Ausrichtung der Implantate während der Implantation, eine schlechte Präparation des Weichteilgewebes und eine unsachgemäße Beinachse können zu beschleunigtem Implantatverschleiß, Osteolysen und schlechterem Gesamtergebnis führen [13, 22]. Eine Abweichung der AP-Beinachse von mehr als 3° scheint eine erhöhten Lockerungsrate bei totalen Knieendoprothesen zu bewirken [3], wenngleich diese Beziehung in neueren Studien nicht mehr nachvollzogen werden konnte.

In der Literatur finden sich nur wenige Daten über die Genauigkeit und Sicherheit der minimal-invasiven Verfahren. Eine Studie über die Implantatpositionierung auf postoperativen Röntgenbildern ergab jedoch die gleiche Genauigkeit beim minimal-invasiven und beim offenen Zugang [10], wenngleich sich auch in diesem Kollektiv eine große Anzahl von suboptimal implantierten Komponenten zeigt. Die Entwicklung der Computernavigation und die Modifikation des Instrumentariums ermöglichte die Implantation der unikondylären Prothesen durch einen minimal-invasiven Zugang. Die Navigation bietet intraoperativ die Möglichkeit, die Oberfläche des Knochens visuell darzustellen, und ermöglicht so eine weniger ausgedehnte Präparation und Manipulation am Weichteilgewebe.

Fragestellung

Das Ziel dieser Studie war es, die radiologischen Ergebnisse von computernavigierten und von manuell implantierten unikondylären Knieprothesen im Hinblick auf die Implantatposition zu vergleichen.

Material und Methoden

Implantate und chirurgische Technik

Der mediale Kniegelenkersatz wurde mit dem aus Oxford stammenden unikompartimentellen Knie-System (UKS), Phase III (Fa. Biomet, Swindon, Großbritannien), durchgeführt. Das Oxford-UKS besteht aus einer sphärischen femoralen und einer flachen tibialen Komponente, die aus Kobalt-Chrom gefertigt sind. Die Artikulation erfolgt über ein frei bewegliches Inlay aus Polyäthylen, dessen Oberfläche konkav und dessen Unterseite flach ist. Hierdurch ist eine volle Kongruenz in jeder Lage vorhanden.

In unserer Studie wurden die Implantate und das Instrumentarium der Phase III des Oxford-Uni-Knies verwendet. Die Operation wurde über einen reduzierten Zugang [8 (7–9) cm] vom medialen Patellapol bis zur Tuberositas tibiae durchgeführt. Dadurch erfolgte nur eine minimale Beeinträchtigung des Streckapparates, die Patella wurde nicht luxiert, und der suprapatellare Rezessus blieb intakt (Abb. 1).

Abb. 1
figure 1

Reduzierter Zugang für das Oxford-Uni-Knie (ca. 8 cm)

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Die Präparation des Femurs erfolgte mittels einer geführten Knochenfräse, mit der eine Abtragung des femoralen Knochens in 1-mm-Schritten möglich war. Der Knochen wurde soweit reseziert, bis der Beugespalt dem Streckspalt entsprach. Nach Einsetzen des entsprechenden Inlays konnte die normale Spannung des Bandapparates über das komplette Bewegungsausmaß wiederhergestellt werden.

Präparate und Untersuchungsprotokoll

Formalinfixierte gepaarte gesunde Leichenknie wurden vom anatomischen Institut der Universität Heidelberg zur Verfügung gestellt. Wir implantierten 20 mediale Schlittenprothesen des Oxford-Uni-Knies der Phase III durch einen minimal-invasiven Zugang. Es folgte eine randomisierte Aufteilung die Knie in 2 Gruppen. In Gruppe A wurde das manuelle Instrumentarium verwendet und in Gruppe B die mit Markern ausgestatteten Navigationsinstrumente. Jeweils ein Knie wurde mit dem Standardinstrumentarium und das gegenseitige Kniegelenk mithilfe der Navigation operiert. Alle Operationen wurden von einem erfahrenen Kniechirurgen durchgeführt (P.R.A.)

Navigationstechnik

Zur Navigation wurde das Surgetics-Navigationssystem (Fa. Praxim/Medivision, La Tronche, Frankreich) eingesetzt (Abb. 2). Eine spezielle Software zur Analyse der Beinachse, der Resektionsebenen, der Prothesenkomponenten und der Balancierung des Bandapparates für einen minimal-invasiven Zugang wurde entwickelt. Das System basiert auf einer bildlosen Navigationstechnik mit Oberflächenerfassung, die auch ohne präoperative Computertomographie die Datenerfassung ermöglicht.

Abb. 2
figure 2

Surgetics®-Navigationssystem (Fa. Praxim/Medivision, La Tronche, Frankreich)

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Die Hardware besteht aus einem PC, einem Infrarot-Kamerasystem, einem Flachbildschirm als Monitor und einem Fußschalter. Der Platzbedarf im OP beträgt etwa eine Fläche von 50×50 cm. Das System wird etwa 1,5 m vom Operationstisch entfernt aufgestellt. Die Navigationsinstrumente und die Kamera stehen über passive, reflektierende Marker in Verbindung. Alle Markierungen werden durch den Operateur selbst mittels eines speziell entwickelten Pointers durchgeführt. Die Menüführung erfolgt mittels eines Fußschalters; es muss kein Computerspezialist zugegen sein.

Die Navigation beginnt, indem man ein Markierungsinstrument durch die Wunde am medialen Rand des Femur und eines am medialen Teil des Tibiaplateaus positioniert (Abb. 3). Die Kniekinematik kann dann sowohl bei geöffneter als auch bei geschlossener Kapsel dargestellt werden.

Abb. 3
figure 3

Intraoperativer Situs mit montierten reflektierenden Markern am distalen Femur und der proximalen Tibia. Der Operateur digitalisiert gerade die tibiale Gelenkfläche mit einem Pointer

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Zur Einstellung des Systems werden die Patientendaten eingegeben und die anatomischen Anhaltspunkte definiert. Der exakte Mittelpunkt des Femurkopfes wird aus der Rotationsbewegung des Beines berechnet. Die Mittelpunkte von Tibia und Femur werden aus einzelnen über reflektierende Marker eingegebene Punkte bestimmt. Ebenso die Malleoli. Daraus wird dann die mechanische Achse berechnet. Um die sehr individuelle Form des medialen Kompartiments darzustellen, wird danach die Oberflächenform der Femurkondylen und des Tibiaplateaus errechnet („bonemorphing“). Dies erlaubt es, möglichst wenig zu resezieren, und verhindert Abweichungen von der Gelenkachse.

Die gesammelten Daten werden dann dazu benutzt, durch mathematische Algorithmen den aktuellen klinischen Status zu berechnen und präoperative Deformitäten darzustellen. Nun können die Resektionsblöcke und die Position der Säge zum Knochen dargestellt werden. Normalerweise ist gerade die Sicht auf den Hinterrand des Tibiaplateaus bei einem minimal-invasivem Zugang sehr eingeschränkt.

Radiologische Auswertung

Für die radiologische Untersuchung nach der Operation wurde eine Dissektion der Beine durchgeführt. Die Dissektion von Femur und Tibia wurde auch am Kniegelenk und dem angrenzenden Weichteilgewebe durchgeführt. Die a.-p.- und seitlichen Röntgenbilder wurden auf die tibialen Komponenten hin ausgerichtet. Beinachsen, Implantatachsen und Ausrichtungen der Komponenten wurden in allen Ebenen, standardisiert und verblindet nach den Oxford-Kriterien für die Implantatposition, erfasst (Abb. 4; Tabelle 1).

Abb. 4
figure 4

Vermessung der Implantatposition nach dem Schema des Herstellers

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Tabelle 1 Messung der Implantatposition
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Die Parameter, die durch die Navigation unterstützt werden, sind für den Femur die Varus- und Valgusabweichung (A), Flexions- und Extensionswinkel (B) und für die Tibia die Resektionshöhe (wiedergegeben durch die Inlayhöhe), Varus- und Valgusabweichung (E), Neigung (Slope; F) und Beinachse. Die tibiale Resektionshöhe wird durch die Inlayhöhe wiedergeben.

Die tibiale Nachresektionsrate wird durch die minimale Menge an tibialem Knochen, die für eine Implantateinlage entfernt werden muss, definiert. Wird zu wenig Knochen entfernt, muss der Operateur eine Nachresektion von 3 mm durchführen. Je kleiner die Nachresektionsrate, umso genauer ist die primäre Resektion. Diese Methode erlaubt eine genaue Versuchsauswertung im Hinblick auf die proximale/distale, die anteriore/posteriore, die Valgus-/Varus- und Rotationsausrichtung der Implantate.

Statistische Analyse

Die Signifikanzanalyse wurde mittels Pearson-χ2-Test und der SPSS-Statistiksoftware (Fa. SPSS, Chicago, Illinois) durchgeführt.

Ergebnisse

Während der Navigation trat weder ein Hardware- noch ein Softwarefehler auf. Die Operationsdauer bei der manuellen Technik betrug 87±8,4 min und mit Navigation 92±7,1 min. Eine Zusammenfassung der Resultate ist in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2 Genauigkeit der Implantatposition auf zentrierten anteroposterioren und lateralen Röntgenbildern
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Mechanische Achsen

In beiden Gruppen war die mechanische Achse innerhalb einer Abweichung von ±3°. Abweichungen von mehr als 5° Varus-/Valgusposition traten nicht auf.

Femurkomponente

Es wurde postoperativ keine Varus-/Valgusabweichung von mehr als 5° festgestellt. Bei der manuellen Methode war die Abweichung in Flexion/Extension bei 2 Knien außerhalb der vom Hersteller gesetzten Grenzen. In der navigierten Gruppe befanden sich alle innerhalb dieser Grenzen.

Tibiale Komponente

In der manuell operierten Gruppe fanden wir in 2 Fällen eine Varusabweichung von mehr als 10°, in der navigierten Gruppe in einem Fall. Der posteriore Slope war in der manuellen Gruppe in 4 Fällen außerhalb der Herstellergrenzen und in der navigierten Gruppe in 2 Fällen. Die durchschnittliche Inlayhöhe war 6 mm in der manuell operierten Gruppe und 5 mm in der navigierten Gruppe. In der manuell operierten Gruppe mussten 5 Nachresektionen durchgeführt werden, in der navigierten Gruppe 3. Insgesamt ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Gruppen.

Diskussion

Grundsätzlich standen Chirurgen der Entwicklung von Navigationsgeräten für die Endoprothetik skeptisch gegenüber. Dennoch wurden verschiedene Navigationssysteme entwickelt und in die Klinik eingeführt. Die meisten Systeme dienten zur Unterstützung bei der Knietotalendoprothetik. Es wurden vereinzelt Studien über Kurzeitergebnisse bei navigierten KTPs veröffentlicht. Dabei wurde über eine bessere Ausrichtung in der Frontalebene und weniger häufig auftretende Achsabweichungen von mehr als 3° berichtet [7, 19, 20]. Über die Entwicklung und den Einsatz der Navigation beim unikompartimentellen Kniegelenkersatz liegen nur vereinzelte Berichte vor [4, 14].

In den letzten 10 Jahren wurden neue Instrumente für die minimal-invasive Operation beim unikompartimentellen Kniegelenkersatz entwickelt. Der kleine Zugang, der wenig Schaden am Streckapparat anrichtet, reduziert den Krankenhausaufenthalt und die Rehabilitationszeit der Patienten [16]. Es kamen jedoch Zweifel auf, ob die Implantatpositionierung ebenso exakt ist wie bei der offen durchgeführten Operation. Die Sicht durch den kleinen Zugang und die Darstellung anatomischer Orientierungspunkte ist wesentlich schwieriger.

Müller et al zeigten, dass der minimal-invasive Zugang keine negativen Auswirkungen auf die Implantatposition hat, und die klinischen Resultate waren besser als bei der offenen Technik [10]. Es wurde jedoch auch festgestellt, dass die Erfahrung der Operateure großen Einfluss auf die Implantatposition hat [18]. Aber auch in Kollektiven, die von erfahrenen Operateuren operiert wurden, zeigte sich eine große Zahl von suboptimalen Implantatlagen [10].

In unserer Studie war die Implantatpositionierung in beiden Gruppen sehr konstant. Um die Studienbedingungen möglichst realistisch zu gestalten, führten wir die Eingriffe in der im Operationssaal üblichen Lagerung im Arthroskopiebeinhalter durch. Dennoch könnten wir aufgrund der fehlenden Blutung und des fehlenden Zeitdrucks eine bessere Sicht und Orientierung als im OP gehabt haben. Die Implantatposition in der navigierten Gruppe war hinsichtlich aller Parameter leicht besser als in der manuell operierten Gruppe.

Die Resektionshöhe war in der navigierten Gruppe geringer als in der manuellen Gruppe (5 mm navigiert gegenüber 6 mm manuell), jedoch waren die Unterschiede auch aufgrund der geringen Fallzahlen nicht signifikant unterschiedlich. Die geringere Nachresektionsrate in der navigierten Gruppe zeigte die Genauigkeit der Navigation im Hinblick auf den Parameter tibiale Resektionshöhe, hier könnte die Navigation helfen, möglichst knochensparend zu resezieren.

Ein weiteres Ziel dieser Studie war es zu ermitteln, ob die Verwendung einer intramedullären Ausrichtung für die femorale Komponente notwendig ist oder ob man durch das Weglassen dieser Ausrichtungshilfe die Invasivität herabsetzen könnte. Es zeigte sich, dass die Lage der femoralen Komponenten in der navigierten Gruppe ohne intramedulläre Ausrichtung genauso gut war wie in der manuellen Gruppe. Dadurch könnte der intraoperative und postoperative Blutverlust verringert werden.

Beim unikompartimentellen Kniegelenkersatz mit einem fixierten Inlay ist die Rekonstruktion der Beinachse von entscheidender Bedeutung für gute Langzeitergebnisse. Im Gegensatz dazu toleriert das Oxford-Knie mit einem mobilen Inlay und den voll kongruenten Oberflächen der Gelenkpartner über den gesamten Bewegungsablauf hinweg kleinere Abweichungen, ohne das Langzeitergebnis zu beeinträchtigen. Die Auflagefläche der Implantate ist groß und folglich der Druck auf die Fläche sehr klein. Diese Art von Gelenkpaarung ohne Bewegungslimitationen verursacht daher nur einen sehr geringen Polyethylenabrieb [12].

Aus diesem Grund können die Grenzen für die Achsabweichung und Implantatpositionierung bei einem Uni-Implantat mit mobilem Polyethyleneinsatz — ganz anders als bei der KTP — weiter gefasst werden. Eine exakte Ausbalancierung des Bandapparates, mit gleichem Abstand der Gelenkflächen in Extension und Flexion (Bandbalancing), ist für das Oxford-Knie wesentlich wichtiger als eine gerade Beinachse. Dennoch fanden wir, dass ein ausbalancierter Bandapparat in unserer Studie in 9 von 10 Fällen auch zu einer mechanischen Achse innerhalb der 3°-Grenze führte.

Bei einem vom Entwickler selbst nachuntersuchten Kollektiv von 144 Knien (Alter 35–90; 1 „lost to follow up“) zeigte sich eine 10-Jahres-Überlebensrate von 98% [95%-Konfidenzintervall (KI) 93–100%] [12]. Auch unabhängig von den Resultaten der Entwickler berichten Svard und Price [21] über ähnlich gute Ergebnisse. Bei einem Kollektiv von 420 Knien (0 „lost to follow up“) die von 3 Operateuren operiert wurden, zeigte sich eine 15-Jahres-Überlebensrate für jegliche Revisionen von 94% (KI 86–100%). 122 davon waren innerhalb eines Nachbeobachtungszeitraums von 10 Jahren oder mehr und wurden auch klinisch nachuntersucht. Bei 92% lag ein gutes oder sehr gutes klinisches Ergebnis vor.

Die Ergebnisse beider genannter Studien, sowohl vom Entwickler als auch von einem unabhängigen Autor, sind genauso gut wie die veröffentlichten Daten der besten KTPs und besser als die veröffentlichten Ergebnisse von unikompartimentellen Knien mit fixiertem Inlay [12, 21]. Diese Studien legen den Schluss nahe, dass die Erfahrung mit einem System entscheidend für gute Langzeitergebnisse ist. Ob die Verwendung eines Navigationssystems einem weniger routinierten Operateur zu ähnlichen Langzeitergebnissen verhilft, wird die Zeit zeigen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass in Zentren, die mindestens 2 Oxford-Knie pro Monat implantieren, die 8-Jahres-Überlebensrate bei 93% und damit viel höher als bei anderen unikondylären Prothesen liegt [18].

Fazit für die Praxis

Verschiedene Studien zeigen, dass die Langzeitergebnisse mit dem Oxford-Knie zu einem großen Teil von der Erfahrung des Operateurs abhängen. Die Navigation könnte dazu genutzt werden, die Lernkurve zu verkürzen, eine konstantere Implantatlage zu erreichen und die Langzeitergebnisse eines erfahrenen Operateurs zu erreichen.